[发明专利]一种荧光法溶解氧测量电路及溶解氧测量装置

说明书

本发明涉及溶解氧测量技术领域，解决了现有技术中荧光法测量溶解氧电路计算量大、对单片机要求高、功耗大的问题。一种荧光法溶解氧测量电路，包括采集模块，采集模块包括依次连接的感光元件、IV转换电路、一级放大电路、二级放大电路、异或门、RC整流电路、单片机，RC整流电路包括依次连接的第一RC整流电路、第二RC整流电路和第一阻抗匹配电路。感光元件为硅光电池或光电二极管。反射红光与荧光基体发射的红光经异或门处理后成为方波，方波再经RC整流电路处理成为直流电压信号，电压的大小与方波的占空比成正比。单片机只需处理直流电压信号并根据电压的大小计算溶解氧的浓度即可，单片机的计算量小，电路对单片机的要求低，单片机能耗降低。

技术领域

本发明涉及溶解氧测量技术领域，尤其涉及一种荧光法溶解氧测量电路及溶解氧测量装置。

背景技术

溶解氧（Dissolved Oxygen）是指溶解于水中的氧的含量，它以每升水中氧气的毫克数表示。没有受到污染的水中溶解氧呈饱和状态。清洁地表水溶解氧接近饱和。如果水中有机物含量较多，其耗氧速度超过氧的补给速度则水中溶解氧量将不断减少，当水体受到有机物的污染时水中溶解氧量甚至可接近于零，这时有机物在缺氧条件下分解就出现腐败发酵现象，使水质严重恶化。所以把溶解氧作为水质污染程度的一项指标。溶解氧越少表明污染程度越严重。

当前污水处理中的生物处理大多是采用厌氧与好氧相结合的处理工艺，溶解氧在实际的废水生物处理操作中具有举足轻重的作用，这一指标的不合适或波动过大，会迅速导致活性污泥系统受到冲击，进而影响处理效率。因此在实际生化处理工艺中，需严格控制溶解氧的含量。

此外，在水产养殖，鱼类运输和水族馆应用中，要监测溶解氧，以确保水生生物在其栖息地中具有足够的氧气来生存，生长和繁殖。一些食品行业也需要对溶解氧进行测量，葡萄酒的含氧量对葡萄酒的质量、稳定性和寿命有很大的影响。在酿酒和装瓶过程的不同阶段监测和控制氧气的结合正成为酿酒厂日益关注的问题。不佳的溶解氧会导致白葡萄酒变色，白葡萄酒和红葡萄酒的风味退化。

通常的溶解氧的测量方法包括碘量法、电极极谱法、荧光法等。碘量法测定步骤繁杂，不适合现场测定，检测时间相对较长。在水藻繁生的水体中，由于光合作用使放氧量增加，可能使水中的氧达到过饱和状态，此时用碘量法测定水中溶解氧比较困难，测定结果不够准确。电极极谱法测定水中溶解氧步骤简单快捷，仪器价格相对较为低廉，属国家标准方法。但是随着氧气的消耗会在膜和电极上产生污垢，形成氧气梯度会降低反应速度。如果半透膜损坏，电解液容易被污染，会造成电池电势漂移，而漂移会被错误地显示为水样中溶解氧的浓度，因此需定期更换电解液及半透膜。荧光法测定水中溶解氧步骤简单快捷。相对前两种方法，荧光法测定水中溶解氧无需标定，响应时间快，测量结果稳定，对流量没有要求，无干扰，减少清洗频率，维护量低。某些光敏物质的原子受激发后，会以发射荧光的形式返回基态，而氧的存在会干扰这一行为的进行，即氧分子含量越多，荧光寿命越短，对应强度越低，可以根据试样溶液产生的荧光强度或荧光寿命来测定试样溶液中氧的含量。荧光法是通过蓝光光源照射基体使其激发，发出红光，由于氧分子可以使基体发生猝息效应，所以激发红光的光强和时间受氧分子浓度的影响。采用与蓝光同步的红光光源作为参比，采用定点快速取样并使用快速傅里叶变换得到正弦波的方法测量激发红光与参比光之间的相位差，并与内部标定值比对，从而计算出氧分子的浓度，经过线性化和温度补偿，输出最终值。这种方法计算量大，对单片机的要求高，功耗也大。

发明内容

本发明提供一种荧光法溶解氧测量电路及溶解氧测量装置，解决了现有技术中荧光法测量溶解氧电路计算量大、对单片机要求高、功耗大的问题。